KR20060102709A - 액정표시장치용 발광다이오드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치용 백라이트에 관한 것으로, 특히 발광다이오드에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 발광다이오드의 적층구조를 개선하여 빛의 발산영역을 넓히는 것이다. 이와 같이, 빛의 발산영역을 넓힘으로써 액정표시장치의 균일한 휘도를 얻을 수 있다.
Description
도 1은 발광다이오드를 사용한 액정표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 발광다이오드의 적층구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 종래의 발광다이오드를 사용한 액정표시장치의 빛의 퍼짐정도를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드의 적층구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드를 사용한 액정표시장치의 빛의 퍼짐정도를 개략적으로 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
121 : 사파이어 기판 123 : 버퍼층,
125 : n형 GaN층 127 : InGaN/GaN활성층
129 : p형 GaN층 131 : 투명전극
133 : p형 금속전극 135 : n형 금속전극
본 발명은 액정표시장치의 백라이트에 관한 것으로, 특히 발광다이오드에 관한 것이다.
최근 정보기술과 이동통신기술 등의 발전과 함께 정보를 시각적으로 표시해줄 수 있는 디스플레이 장치의 발전이 이루어지고 있으며, 디스플레이 장치는 구동 형태에 따라 투사형, 직하형 등으로 구분되며, 직하형 디스플레이는 크게 발광 특성을 갖는 자체 발광형 디스플레이와 다른 외부의 요인으로 발광할 수 있는 비발광형으로 분류되고 있다.
상기 비발광형 디스플레이로는 LCD(liquid Crystal Display)를 예로 들 수 있다.
상기 LCD는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자이므로 별도의 광원을 요구하게 된다. 이에 따라, 배면에 형광램프를 구비한 백라이트 유닛(Backlight unit)이 마련되어 LCD 전면을 향해 빛을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 화상이 구현된다.
상기 백라이트 유닛은 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluoresent Lamp), EEFL(External Electrode Fluoresent Lamp), 그리고 LED(Light Emitting Diode) 등 을 사용한다.
이 중에서 특히, 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 소형, 저소비전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있으며, 실용화되어 있는 발광다이오드의 재료로서 AlGaAs, GaAlp, GaP, InGaAlP등의 5족원소로 As, P를 사용한 3-5족 화합물 반도체가 사용되고 있다.
도 1은 광원으로 발광다이오드를 사용한 액정표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 발광다이오드(미도시)를 이용한 백라이트 유닛(미도시)은 빛을 발생하는 다수의 발광다이오드 패키지(15)와, 다수의 발광다이오드 패키지(15)가 등간격으로 실장된 인쇄회로기판(미도시)을 구성하고 있으며, 상기 인쇄회로기판(미도시)이 일측 또는 양측에 구성되며, 발광된 빛을 가이드 하는 도광판(13)과, 상기 도광판(13)의 하부에 구성되는 백색 또는 은색시트의 반사판(11)을 포함하며, 상기 도광판(13)의 상부에는 액정패널(17)이 구성되어 액정표시장치(10)가 완성된다.
이때 도시하지는 않았지만 발광다이오드 패키지(15)는, 발광다이오드와, 발광다이오드의 전면에 형성되어 발광다이오드에서 발생되는 빛을 외부로 방사시키기 위한 방사판과, 방사판의 전면을 제외한 방사판 및 발광다이오드를 패키징하는 프레임으로 구성된다.
도광판(13)의 일측 또는 양측에 구성된 인쇄회로기판(미도시)에는 적, 녹, 청의 발광다이오드 패키지(15)가 각각 이격된 공간을 가지고 교대로 반복하여 배열 구성된다.
상기와 같이 구성된 발광다이오드 패키지(15)는 액정패널(17)에 화상을 구현하는 경우에 적, 녹, 청의 3색의 발광다이오드 패키지(15)에 전압을 인가하여 발광하고, 상기 발광한 적, 녹, 청의 빛은 도광판(13) 내에서 산란하는 것에 의해 색 혼합되어 백색광을 액정패널(17)에 조명하게 된다.
도 2는 발광다이오드의 적층구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
발광다이오드는 여러 종류가 있지만, 본 발명에서는 질화 갈륨계 발광다이오드를 예로 들어 설명한다.
도시한 바와 같이, 일반적인 질화 갈륨계 발광다이오드는 사파이어 기판(21) 상에 버퍼층(23), n형 GaN층(25), InGaN/GaN활성층(27), p형 GaN층(29), 투명전극(31), n형 금속전극(35) 및 p형 금속전극(33)으로 구성된다.
질화 갈륨계 발광다이오드는 기판이 절연체인 사파이어 기판(21)을 사용하므로, 전극을 형성하기 위해 n형 GaN층(25)을 계단형 형태로 일부 식각하여 Top-Top방법으로 전극을 배치한다.
상기 질화 갈륨계 발광다이오드는 p형 금속전극(33)을 통해 들어오는 정공과 n형 금속전극(35)을 통해 들어오는 전자가 InGaN/GaN 활성층(27)에서 결합하여 빛을 방출하게 된다.
그러나, 전술한 바와 같은 발광다이오드의 적층구조는 방출되는 빛이 모든 방향으로 방출되는데, 이때에 활성층(27) 상,하의 반도체층들을 통과하면서, 대부분 흡수되어 활성층(27)을 기준으로 반도체층이 적게 형성된 p형 GaN층(29)으로만 감 쇄된 양의 빛이 통과하게 된다.
그러나, 이때에도 빛이 활성층(27)에서 나오는 동안 투명전극(31)이나 전극 연결부(미도시) 등에 의해 빛이 감쇄되어 빛의 손실이 크게 된다.
이로 인하여, 도 3에 도시한 바와 같이 액정표시장치(10)의 일측에 각각 이격된 공간을 가지고 구성되는 발광다이오드 패키지(15)가 구성되는데 이때, 발광다이오드 패키지(15)는 빛의 손실이 크고, 1방향으로만 빛이 방출되기 때문에 빛의 퍼짐이 좋지 않아 액정표시장치(10)의 입광부의 이격된 공간(A) 사이에는 어두움이 존재하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발광다이오드의 빛의 퍼짐을 넓게 하여, 등간격으로 구성된 발광다이오드의 이격공간에 발생되는 어두움을 해결하여 휘도 불균일을 제거하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 투명기판 상에 적층되어 있는 버퍼층과; 상기 버퍼층 상부에 적층되며, 평탄부와 돌출부를 포함하는 n형 GaN층과; 상기 n형 GaN층의 돌출부를 감싸는 InGaN/GaN활성층과; 상기 InGaN/GaN활성층 상부에 위치하며, InGaN/GaN활성층을 감싸는 p형 GaN층과; 상기 p형 GaN층 상부에 위치하며, p형 GaN층을 감싸는 투명전극과; 상기 투명전극 상에 형성된 p형 금속전극과, 상기 n형 GaN층 평탄부에 형성된 n형 금속전극을 포함하는 발광다이오드를 제공한다.
상기 투명기판은 사파이어 기판을 사용하는 것을 특징으로 하며, 상기 InGaN/GaN활성층에 의해 빛이 3방향으로 방출되는 것을 특징으로 한다.
투명기판을 준비하는 단계와; 상기 투명기판 상에 버퍼층을 성장시키는 단계와; 상기 버퍼층이 형성된 기판의 상부에 n형 GaN층을 결정성장 시키는 단계와; 상기 n형 GaN층을 마스크를 사용하여 평탄부와 돌출부를 포함하는 계단형으로 식각하는 단계와; 상기 n형 GaN층 상부에 형성하며, n형 GaN층의 돌출부를 감싸도록 InGaN/GaN활성층을 형성하는 단계와; 상기 InGaN/GaN활성층 상부에 형성하며, InGaN/GaN활성층을 감싸도록 p형 GaN층을 형성하는 단계와; 상기 p형 GaN층 상부에 투명전극을 형성하는 단계와; 상기 n형 GaN층의 평탄부에 n형 금속전극을, 투명전극 상부에 p형 금속전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 발광다이오드 제조방법을 제공한다.
상기 투명기판은 사파이어 기판을 사용하는 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 n형 GaN층의 돌출부는 3면으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 InGaN/GaN활성층과 p형 GaN층은 결정성장 시킨 다음, 마스크를 사용하여 n형 GaN층의 돌출부 3면을 감싸는 형태로 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 각 층들은 앞서 전술한 식각공정 외에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy), VPE(Vapor Phase Epitaxy)등의 선택된 하나의 방법을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시에에 따른 발광다이오드의 적층구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 질화 갈륨계 발광다이오드는 사파이어 기판(121) 상에 버퍼층(123), n형 GaN층(125), InGaN/GaN활성층(127), p형 GaN층(129), 투명전극(131), n형 금속전극(135) 및 p형 금속전극(133)으로 구성한다.
상기 버퍼층(123)은 전위(dislocation)같은 결함의 생성을 최소화하고 결함의 전파를 억제하기 위해 기본적으로 적용하는 기술은 저온 버퍼층 성장기술을 사용한다.
본 발명의 실시예에서는 GaN 핵생성층을 얇게 형성한 후, 단결정화 하여 버퍼층(123)을 형성한다.
상기 질화 갈륨계 발광다이오드 형성방법은 사파이어 기판(121) 상에 버퍼층(123), n형 GaN층(125)을 결정성장 시킨 다음 n형 GaN층(125)의 일정영역 상부에 마스크를 위치하여 n형 GaN층(125)의 마스크 외의 영역을 식각한다. 이때, n형 GaN층(125)의 마스크 외의 영역을 완전히 식각하지 않고, 일정두께 남겨두는데, 이는 n형 금속전극(135)의 형성을 위해서다.
즉, n형 GaN층(125)은 평탄부와 어느 일부분이 돌출부를 갖는 계단형 형태로 형성한다.
다음으로, InGaN/GaN 활성층(127)을 결정성장 시킨다. 상기 InGaN/GaN 활성층(127) 역시 n형 GaN층(125)과 같은 방법으로, 상부의 일정영역에 마스크를 위치하 여 마스크외의 영역을 식각하여 형성한다. 이때, InGaN/GaN 활성층(127)은 n형 GaN층(125)의 돌출부를 캡형으로 감싸는 구조로 형성한다.
다음으로 p형 GaN층(129)을 형성하는데, p형 GaN층(129) 역시 n형 GaN층(125) 형성방법과 동일한 방법으로 형성한다.
상기 p형 GaN층(129)은 상기 n형 GaN층(125)의 돌출부를 캡형으로 감싸는 InGaN/GaN 활성층(127)의 3면을 다시 감싸는 구조로 형성한다.
즉, InGaN/GaN 활성층(127)과 p형 GaN층(129)은 상기 n형 GaN층(125)의 돌출부 3면을 완전히 덮는 구조로 형성한다.
다음으로, p형 GaN층(129) 전면에 투명전극(131)을 증착하는데, 이는 p형 GaN층(129)층에서의 수평방향 전류흐름을 원활하게 하기 위하여 p형 금속전극(133)과 p형 GaN층(129)층 사이에 형성한다.
그리고, n형 금속전극(135)과 p형 금속전극(133)을 증착한다. 이때, 상기 n형 금속전극(135)은 n형 GaN층(125)의 평탄부에 형성하며, p형 금속전극(133)은 투명전극(131) 상부에 형성한다.
또한, 상기 층들은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 나 MBE(Molecular Beam Epitaxy)나 VPE(Vapor Phase Epitaxy)등의 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 질화 갈륨계 발광다이오드는 n형 금속전극(135)과 p형 금속전극(133)을 통해서 전원이 인가되면, p형 GaN층(129)을 통해 들어오는 정공이 n영역으로, n형 GaN층(125)을 통해 들어오는 전자 p영역으로 침투하게 되면, InGaN/GaN 활성층 (127)에서 결합하면서 빛을 방출하게 된다.
즉, 상기 InGaN/GaN 활성층(127)은 전자와 정공이 결합하여 빛이 방출되는 곳으로, n형 GaN층(125)의 돌출부 3면을 덮는 구조로 하여 발광다이오드의 빛이 방출되는 면적이 넓어지게 된다.
즉, 종래의 발광다이오드는 위로만 빛이 발산되는 것에 비해 본 발명의 실시예는 3 방향으로 빛이 발산되어 빛이 방출하는 표면적이 넓어지게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빛의 분포 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 발광다이오드 패키지(115)에서 방출된 빛은 액정표시장치(110) 전면에 넓게 퍼지게 되는데, 이때, 발광다이오드 패키지(115)에서 빛이 방출되는 입광부의 빛의 퍼짐은 3 방향으로 빛이 방출되기 때문에, 종래의 액정표시장치 입광부의 1 방향으로 빛이 방출되는 빛의 퍼짐 보다 더 넓게 퍼지게 된다.
이로 인하여, 도 6에 도시한 B의 영역이 종래의 도3 에 도시한 A의 영역에 비해 작게 형성되는 것을 볼 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 발광다이오드의 적층구조를 개선함으로써, 발광다이오드의 빛의 퍼짐을 넓게 하여, 각각 구성된 발광다이오드의 이격된 공간의 어두움을 해결하는 효과가 있다.
Claims (8)
- 투명기판 상에 적층되어 있는 버퍼층과;상기 버퍼층 상부에 적층되며, 평탄부와 돌출부를 포함하는 n형 GaN층과;상기 n형 GaN층의 돌출부를 감싸는 InGaN/GaN활성층과;상기 InGaN/GaN활성층 상부에 위치하며, InGaN/GaN활성층을 감싸는 p형 GaN층과;상기 p형 GaN층 상부에 위치하며, p형 GaN층을 감싸는 투명전극과;상기 투명전극 상에 형성된 p형 금속전극과, 상기 n형 GaN층 평탄부에 형성된 n형 금속전극을 포함하는 발광다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 투명기판은 사파이어 기판을 사용하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 InGaN/GaN활성층에 의해 빛이 3방향으로 방출되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
- 투명기판을 준비하는 단계와;상기 투명기판 상에 버퍼층을 성장시키는 단계와;상기 버퍼층이 형성된 기판의 상부에 n형 GaN층을 결정성장 시키는 단계와;상기 n형 GaN층을 마스크를 사용하여 평탄부와 돌출부를 포함하는 계단형으로 식각하는 단계와;상기 n형 GaN층 상부에 형성하며, n형 GaN층의 돌출부를 감싸도록 InGaN/GaN활성층을 형성하는 단계와;상기 InGaN/GaN활성층 상부에 형성하며, InGaN/GaN활성층을 감싸도록 p형 GaN층을 형성하는 단계와;상기 p형 GaN층 상부에 투명전극을 형성하는 단계와;상기 n형 GaN층의 평탄부에 n형 금속전극을, 투명전극 상부에 p형 금속전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 발광다이오드 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 투명기판은 사파이어 기판을 사용하는 형성하는 것을 특징으로 하는 발 광다이오드 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 n형 GaN층의 돌출부는 3면으로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 InGaN/GaN활성층과 p형 GaN층은 결정성장 시킨 다음, 마스크를 사용하여 n형 GaN층의 돌출부 3면을 감싸는 형태로 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 각 층들은 앞서 전술한 식각공정 외에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy), VPE(Vapor Phase Epitaxy)등의 선택된 하나의 방법을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
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Cited By (2)
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| KR20190004502A (ko) * | 2017-07-04 | 2019-01-14 | 주식회사콘스탄텍 | 마이크로 발광소자 및 이를 이용한 풀컬러 디스플레이 장치 |
| KR20190104126A (ko) * | 2019-08-29 | 2019-09-06 | 주식회사콘스탄텍 | 마이크로 발광소자 및 이를 이용한 풀컬러 디스플레이 장치 |
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2005
- 2005-03-24 KR KR1020050024587A patent/KR20060102709A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20190004502A (ko) * | 2017-07-04 | 2019-01-14 | 주식회사콘스탄텍 | 마이크로 발광소자 및 이를 이용한 풀컬러 디스플레이 장치 |
| KR20190104126A (ko) * | 2019-08-29 | 2019-09-06 | 주식회사콘스탄텍 | 마이크로 발광소자 및 이를 이용한 풀컬러 디스플레이 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |